組合結構橋樑抗剪連線界面細觀行為及結構劣化研究

《組合結構橋樑抗剪連線界面細觀行為及結構劣化研究》是依託浙江大學，由汪勁豐擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：組合結構橋樑抗剪連線界面細觀行為及結構劣化研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：汪勁豐
• 項目類別：面上項目

項目摘要

組合結構橋樑鋼混交界區非連續變形特徵突出、局部受力複雜，其行為特性不易被掌握，抗剪連線性能設定合理與否直接關係到組合結構經濟技術優勢的發揮。將粘聚區模型套用於組合結構橋樑抗剪連線界面的破壞模擬，建立拉剪複合條件下抗剪連線界面的粘聚軟化本構方程；採用增強有限元法，通過位移關聯法則將結構物理區域與位移插值格線相獨立，對抗剪連線界面開裂破壞等劣化過程的精細化模擬方法進行研究。基於位移協調和力的平衡關係，建立鋼與混凝土間的非線性連線剛度分析計算公式，對抗剪連線區鋼混相互作用的巨觀模擬方法進行研究。基於Arlequin方法構架，通過能量分配函式和耦合運算元，建立組合結構橋樑巨觀特性與細觀行為、整體性能與局部效應相關聯的多尺度分析方法，實現對組合結構橋樑抗剪連線區複合受力條件下宏細觀行為的分析，揭示其劣化機理，為組合橋樑的精細化設計和性能改善提供理論基礎，以積極推動我國組合結構橋樑的健康發展。

結題摘要

組合結構橋樑鋼混交界區非連續變形特徵突出、局部受力複雜，抗剪連線件周圍區域處於複合受力狀態，長期作用下容易引起損傷開裂，抗剪連線性能設定合理與否直接關係到組合結構經濟技術優勢的發揮。將粘聚區模型套用於組合結構橋樑抗剪連線界面的破壞模擬，建立了拉剪複合條件下抗剪連線界面的粘聚軟化本構方程；基於位移協調和力的平衡關係，建立了鋼與混凝土間抗剪連線件的抗剪剛度計算公式和彈塑性階段三折線模型，在巨觀尺度上解決了考慮界面滑移的實際組合結構力學行為準確描述問題。基於組合梁基本假定，提出了考慮了界面滑移的組合梁靜動力解析方法來分析整體效應，如動力係數方法DCM，克服了傳統解析方法中常常碰到的數值穩定問題。採用增強有限元法，通過位移關聯法則將結構物理區域與位移插值格線相獨立，實現了對抗剪連線界面開裂破壞等過程的精細分析，建立了組合結構橋樑巨觀特性與細觀行為、整體性能與局部效應相關聯的多尺度分析方法，為組合橋樑的精細化設計和性能改善提供理論基礎。開展了組合結構連線件的推出試驗，分析了焊釘連線件的荷載滑移曲線、抗剪強度、抗剪剛度、峰值滑移、混凝土破壞區域大小隨焊釘高度和直徑的變化規律，根據CT掃描結果對抗剪連線隱蔽區域的破壞特徵進行了分析，驗證了抗剪剛度公式的基本假定及其彈塑性模型。將組合結構部分抗剪效應分析方法套用於橫向分塊鋼箱梁抗剪臨時撐設計分析，解決了分塊鋼箱梁施工過程中的應力超標與變形不協調問題，並最佳化了臨時撐的布置；基於增強有限元方法，準確計算了6×110 m連續鋼箱梁橋在施工過程中的結構變形，實現了對鋼箱梁大節段施工的精準控制；分析了5×85 m的組合連續梁橋在車輛活載作用下的撓度及鋼樑與混凝土板之間界面滑移效應，對最佳化組合橋樑結構、提高組合橋樑耐久性具有現實意義。